18.biochimica dell`allenamento

Adattamenti biochimici
nell’allenamento
Endurance training
Endurance training

Numerose variazioni metaboliche:

Aumenta oxygen uptake

Aumenta il metabolismo dei grassi
– Diminuisce il livello di lattato ematico e muscolare (submaximal
work load)
– Aumenta l’accumulo di glicogeno
Endurance training –
effetti sulle riserve energetiche
muscolari

Endurance training aumenta le riserve di glicogeno e trigliceridi (TG)

TG aumento ? Meccanismo non ancora noto

2.5x aumento del glicogeno muscolare

GLUT 4 (canale per il glucosio nel muscolo insulino-indipendente)

glicogeno sintasi
Endurance training –
effetti su tessuti extra-muscolari

Endurance training aumenta:

Gluconeogenesi nel fegato e reni

FFA disponibilità :

lipoprotein lipase activity ?
– uptake FFA dal sangue al muscolo
– Acyl CoA synthetase
-- attivazione FFA per ossidazione

Carnitine shuttle
Carnitine transferase I and II
Carnitine acyl transferase
Endurance training
– effetti su enzimi citosolici

ENZIMI GLICOLITICI:

Aumento : Hexokinase/PFK e PK

Diminuizione: LDH

riduzione della trasformazione
del piruvato a ac.lattico
From: Summerlin LR (1981) Chemistry for the Life Sciences.
New York: Random House p 543.
Endurance training
- effetti su enzimi citosolici

Alanine aminotransferase aumenta
durante endurance training

AAT trans-amina piruvato ad alanina

Aumenta competizione con LDH per piruvato

Diminuisce piruvato per LDH
– diminuisce lattato
Endurance training
- effetti su enzimi citosolici

Pyruvate dehydrogenase aumenta
durante endurance training

Aumenta competizione con LDH per
piruvato
– diminuisce lattato
From: Summerlin LR (1981) Chemistry for the Life Sciences. New York:
Random House p 550.
Endurance training
- effetti su enzimi mitocondriali

Endurance training aumenta il
numero di mitocondri

slow-twitch and fast-twitch
fibres

Aumenta l’ossidazione tramite:

-oxidation

Krebs cycle

Catena trasporto elettroni
From: Keissling et al. (1971) Effect of physical training on ultrastructural features
in human skeletal muscle. In: Muscle metabolism during exercise (ed. B Pernow
and B Saltin). New York:Plenum Press Pp.97-101.
Endurance training
- effetti su enzimi mitocondriali

Mitochondrial creatine kinase
(MBCK) aumenta durante
endurance training

Stimola creatina a formare PCr

ATP
rapida rimozione di ADP dal
citoplasma

Mantiene elevati livelli di ATP
– inibizione PFK activity

Ridotta produzione di lattato?
From: Bessman & Geiger (1981) Transport of energy in
muacle: The phosphorylcreatine shuttle. Science
211:448-452
Endurance training
-mioglobina
??
Endurance training
– riduzione dell’acido lattico muscolare ed
ematico

Si riducono le concentrazioni di
lattato nel muscolo e nel sangue
(submaximal work load)

2 meccanismi:

Diminuita produzione lattato
•
Diversi effetti (LDH,aumento
FFA,transaminazione ALA)

Aumento eliminazione lattato
Adapted from: Donovan & Pagliassotti (1990) J. Appl. Physiol. 68(3):1053-1058.
Lactate threshold
Endurance training
– riduzione dell’acido lattico muscolare ed ematico
Aumento assorbimento nel
Aumento gluconeogenesi in
fegato and reni

aumento consumo da parte
Net output
-1
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
Net extraction

2
-1
(MCT-X)
3
-1
muscolo scheletrico ???
Net forearm lactate exchange (umol ·100ml ·min )

Trained forearms
Untrained forearms
-6
-7
-8
Rest
Post-infusion
Infusion
-9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Time (min)
del cuore (MCT-X)
From: Buckley et al (2001) No difference in net uptake or disposal of lactate by trained and
untrained forearms during incremental lactate infusion. European Journal of Applied
Physiology. 85(5):412-419, 2001
Endurance training
- Effetti tempo dipendenti

50% mitochondri persi dopo un
mese di stop allenamento
From: Maughan R., Gleeson M, Greenhaff P (1997) Biocehmistry of Exercise and
Training. Oxford: Oxford University Press pp.195
Mecccanismi di adattamento
muscolare

Sintesi di proteine (enzimi) regolati da geni

Alcuni geni vengono attivati/spenti da molecole come ormoni etc.

Variazioni nella composizione delle fibre muscolari (aerobiche)
Endurance training
- adattamenti ormonali
Adrenalina - stimulata glycolysis, lipolysis
ACTH - stimulata cortisolo secretion by adrenal cortex
Cortisol - stimulates gluconeogenesis, lipolysis
glucagon - increases glycogenolysis and gluconeogenesis
GH (somatropina) - increases lipolysis and glycogenolysis
Anaerobic Training
Anaerobic training

Anaerobic training (i.e. training per forza, potenza, velocità..)


aumenta sistema anaerobico

fosfocreatina

Glicolisi
Effetti limitati:

Metabolismo ossidativo ?

Funzione cardiaca
Effetti sulle risorse energetiche

Anaerobic training aumenta la concentrazione di:

ATP

PCr

Glicogeno
Effetti sulla glicolisi

Anaerobic training aumenta la velocità della glicolisi
(2 enzimi) :

PFK

LDH
Effetti sulla capacità tamponante

Alte concentrazioni di lattato nel muscolo e nel sangue
durante esercizi ad alta intensità:

Aumenta la capacità “buffer” , maggiore nelle fibre
Fast >slow;

Aumentano i trasportatori di lattato MCT
Effetti sull’ipertrofia

Anaerobic training porta ad
ipertofrofia muscolare

Stretch passivo puo’ indurre
ipertrofia

Ipertrofia induce un’aumento nel
numero di proteine muscolari

iperplasia?
From: Kreider, RB (2000) High intensity training 1 set
vs 3 sets. Muscular Development Sports & Fitness
Magazine 37(8): 104-121
Meccanismi di adattamento
muscolare

Aumento dell’espressione di proteine regolate da geni


Accensione/spengimento geni (nucleo) da ormoni etc.

direttamente - via citoscheletro

indirettamente - via canali ionici sulla membrana
Variazioni nella composizione delle fibre muscolari ???
Esercizio può indurre danni alle cellule muscolari:

Rilascio di fattori di crescita

satellite cells e fibre muscolari si fondono
Ipertrofia Muscolare: Meccanismi
?
Mutazioni inattivanti
miostatina
Approcci al doping genetico
Gene della miostatina
La miostatina è una proteina regolatrice della crescita
muscolare. Appartiene alla superfamiglia dei TGF-beta
E’ responsabile del differenziamento dei muscoli
scheletrici
Ha una funzione inibitoria della proliferazione delle
cellule satelliti alle fibre muscolari. Mutazioni genetiche
(es. ceppo bovino Belgium blue bull) provocano
abnormi crescite dei muscoli
Due strade: modificare il gene che codifica la miostatina
o somministrare inibitori della miostatina (es. follistatina)
Vedi: Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98:9306